The virus-immune hypothesis for cardiac dilatation

Full Text

ВПГ — вирус простого герпеса ВЭБ — вирус Эпштейна—Барр ГМКС — гладкие мышечные клетки сосудов ДКМП — дилатационная кардиомиопатия ИЛ — интерлейкин ИНФ — интерферон КМП — кардиомиопатия КМЦ — кардиомиоцит ЛЖ — левый желудочек ПЦР — полимеразная цепная реакция MMP — матриксная металлопротеиназа Th-17 — T-хелперы 17-го типа В настоящее время в отношении этиопатогенеза кардиомиопатий (КМП) уточняются многие факты, лежащие в основе действующих классификаций [1, 2]. Но, не смотря на успех в молекулярно-генетических исследованиях этиологии КМП, с определением ее генетических форм, причины развития многих КМП по-прежнему остаются неясными. Среди известных причин, вызывающих или способствующих развитию КМП, некоторые можно отнести к общим как для первичных КМП (смешанные — дилатационная — ДКМП, приобретенные — воспалительная КМП), так и для вторичных КМП при ишемической болезни сердца (ИБС) и приобретенных пороках сердца. В качестве таких причин выступают инфекционные (особенно вирусные), аутоиммунные и воспалительные [1, 3—7]. Зачастую при установлении диагноза КМП сложно определить истинную ее первопричину, а при вторичных ее формах, когда на этиопатогенез оказывает существенное влияние основное заболевание, это становится практически невозможным. Расширение полостей сердца со снижением сократительной функции миокарда — один из наиболее частых синдромов у больных ИБС и с клапанной патологией с перегрузкой левого желудочка (ЛЖ) [8—10]. Причины данного состояния даже при наличии таких факторов, как ишемия, артериальная гипертония, клапанные пороки сердца с их известной картиной патогенеза, во многом неясны. Возможно, в развитии вторичных КМП заложены те же причины, что и при ДКМП негенетической природы. Современные представления о причинах развития дилатации камер сердца и сократительной дисфункции миокарда у больных с ДКМП все чаще стали рассматриваться с позиции вирусной цитопатологии и иммуновоспалительных реакций, что сформировало вирусно-иммунную гипотезу [6, 11]. Изучение механизмов повреждения кардиомиоцитов (КМЦ) при непосредственном влиянии вирусных инфекций или же опосредованном их действии через иммунные, воспалительные реакции породило надежду на раскрытие сущности патогенеза многих из КМП. Среди множества вирусов, таких как аденовирусы, энтеровирусы, парвовирус B19, вирус простого герпеса (ВПГ) 1-го и 2-го типов, цитомегаловирус, вирус Эпштейна—Барр (ВЭБ), вирус герпеса 6А типа, вирус герпеса 6 В типа и др., которые удается обнаружить в эндомиокардиальных биоптатах при сердечной недостаточности [12—19] остается неясным, какой из вирусов оказывает большее цитопатическое действие на КМЦ. Мало работ посвящено выявлению вирусной инфекции внутри КМЦ на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях. Так, в работе U. Kühl и соавт. [19] приводится описание вирусных частиц в КМЦ на ультраструктурном уровне и принимается автором за вирусы герпеса 6А и В типов. При этом внутриклеточные повреждения КМЦ не оцениваются, признаки вирусной инфекции в КМЦ также определены иммуногистохимически и подтверждены результатами молекулярно-генетических исследований миокарда. По данным автора, вирусы герпеса 6А и В типов выявляются методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) в биоптатах эндомиокарда у 16,5% больных с сердечной недостаточностью с клиническими признаками миокардита, идиопатической ДКМП, причем в 98,2% случаев из них определяется 6 В тип и в 1,8% — 6А тип. Методом иммуногистохимии выявлены антигены гликопротеина 60/110 для вирусов герпеса 6А/В типов и структурного белка р101 вируса герпеса 6 В типа. При этом автор уточняет, что в КМЦ обнаружен только антиген вируса герпеса 6А типа, а в интерстициальных клетках и эндотелиоцитах — 6 В типа. Более того, по эндомиокардиальным биоптатам у 1,1% больных установлены признаки интеграции вирусов герпеса 6А и В типа в хромосомы клеток миокарда, что обеспечивало его латентное состояние, в 37% случаев отмечалась хромосомная интеграция у вируса герпеса 6А типа, предполагается, что он ассоциирован с высоким риском развития миокардита [19]. Полученные в работе U. Kühl и соавт. [19] данные представляются весьма интригующими с точки зрения скрытой инфекции, способной передаваться по наследству и оказывать повреждающее действие на КМЦ. Известно, что только вирусы герпеса 6А и В типов способны интегрироваться в геном клетки хозяина, остальные представители семейства вирусов герпеса обычно поддерживают свои геномы как внехромосомные круговые эписомы в ядрах инфицированных клеток [20]. Тем не менее следует отметить, что процент обнаружения данного вируса остается низким, возможно, его следует рассматривать как коинфекцию, способную усилить повреждающее действие на миокард или может быть это связано с трудностями его определения. В работе U. Kühl и соавт. [19] указывается, что чаще всего вирусы герпеса 6А и В типов сочетались с парвовирусом В19, который по данным S. Greulich и соавт. [17], исходя из вирусной нагрузки миокарда, не является предиктором неблагоприятного прогноза у больных с ДКМП. В работах C. Chimenti и соавт. [14] при попытках определить ВЭБ в КМЦ, выделенных лазерной микродиссекцией, лишь у 6,3% больных с воспалительной КМП с дилатацией и систолической дисфункцией ЛЖ выявлен данный вирус. Известны также сообщения Л.Б. Митрофановой и соавт. [13] о присутствии энтеровирусов в КМЦ правого предсердия и ЛЖ во всех случаях с фибрилляцией предсердий и без нее, при ревматических пороках сердца и при ИБС, что, по мнению авторов, свидетельствует о персистенции этих вирусов в миокарде. Вирус Коксаки В3 считают основной причиной миокардита [21]. Парвовирус В19 определялся в КМЦ почти с такой же частотой, что и энтеровирусы. При этом антигены к гликопротеинам оболочки ВПГ 1-го типа и цитомегаловируса в КМЦ методом иммуногистохимии не выявлены [13]. В то же время при гибридизации in situ цитомегаловирус все же определялся в КМЦ у больных с ДКМП [22]. Очевидно, что продуктивная герпесвирусная инфекция в КМЦ отсутствует, но латентная ее форма рассматривалась только в работе U. Kühl и соавт. [19] для вируса герпеса 6А и 6 В типов; других сообщений о латентном состоянии вирусов герпеса в КМЦ мы не встречали. На основании данных литературы по-новому представляется роль апоптоза КМЦ в механизмах развития ремоделирования миокарда при вирусной инфекции. Апоптоз КМЦ у человека, индуцированный вирусами, до конца не изучен, но хорошо охарактеризован в культивируемых клетках и у мышей. Известно, что он является защитным механизмом, направленным на элиминацию инфицированных клеток и ограничение распространения вируса в соседние КМЦ [23—25]. Однако также показано, что при инфицировании КМЦ вирусом Коксаки В3 целостность сарколеммы является одним из важнейших факторов, который предотвращает распространение вируса за пределы инфицированной клетки, и в случае разрушения сарколемного барьера при активации апоптоза возникает угроза заражения других клеток. В отличие от делящихся клеток КМЦ способны запускать антиапоптотические механизмы не только для собственного выживания, но и для сдерживания распространения вируса, который, напротив, может попытаться активировать проапоптотические механизмы на поздней стадии своей репликации, чтобы распространить инфекцию в миокарде. Так, между КМЦ и вирусом Коксаки В3 могут формироваться симбиотические отношения на основе баланса про- и антиапоптотических механизмов сдерживания вирусной инфекции, что приводит к хроническому ее течению, а при срыве этих механизмов — к гибели КМЦ и развитию ДКМП [24]. Исследования показали, что ВПГ эволюционировал свою стратегию противодействия активации каспаз и апоптоза посредством вирусных антиапоптотических белков gD, gJ, Us3, регуляторных белков ICP4, ICP24 и ICP27, а также LAT (от англ. Latency-associated transcript) и большой субъединицы рибонуклеотидредуктазы (R1). Все больше стало появляться доказательств, что R1 ВПГ регулирует процесс гибели клетки путем некроза через RHIM-зависимую инактивацию или активацию рецептора RIP3 [25, 26]. Установлено, что в покоящихся фибробластах человека цитомегаловирус может регулировать митохондриальный апоптоз на уровне транскрипции гена bcl-2, двунаправлено, оказывая как антиапоптотическое, так и проапоптотическое действие [27]. По-видимому, возможность вирусов регулировать механизмы гибели клеток создает им благоприятные условия для длительной персистенции в миокарде. По данным литературы, в механизмах развития дилатации сердца и снижении сократительной способности миокарда играют роль процесс аутофагии в КМЦ [28] и влияние на нее вирусной инфекции [21, 29]. Известно, что ВПГ 1-го типа, цитомегаловирус, вирус Коксаки В3 и другие вирусы могут не только инициировать аутофагию в КМЦ и других клетках в экспериментальных исследованиях, но и подавлять ее путем ингибирования созревания аутофагосом через прямое взаимодействие вирусных белков с аутофагосомальными белками, таким образом блокируя один из защитных противовирусных механизмов клетки [21]. Однако не всем вирусам выгодно подавлять аутофагию. Вирус Коксаки В3 может использовать механизмы образования аутофагосом для собственной репликации в клетке, диаметр таких индуцированных вирусом аутофагосом составляет 200—400 нм, что отличает их от классических аутофагосом размером 800 нм и более крупных ее вариантов при макроаутофагии; в остальном вакуоли имеют схожую характеристику: наличие двойной мембраны, цитоплазматической локализации, коэкспрессии белка LC3 (главного маркера образования аутофагосом) и лизосомального мембранного белка LAMP-1, накопление липидсвязанной формы LC3-II, маркирующей мембраны аутофагосом [23]. По результатам электронно-микроскопического исследования, миокарда ушка правого предсердия у больных с приобретенными пороками сердца с перегрузкой ЛЖ в КМЦ обнаружены множественные вакуоли диаметрос от 1 до 3,4 мкм, которые различались по содержимому, формировались из скоплений гранул гликогена, крошковидной зернистости, мембранных структур, ассоциировались (у 6 человек, 100%) с систолической дисфункцией [30]. Эту зернистость вполне возможно было бы принять за продукт протеолиза компонентов клетки, подвергшихся естественному аутофагоцитозу [21, 29]. Вместе с тем с позиций вирусной цитопатологии такая зернистость в КМЦ [30] может иметь и другое происхождение [31]. Установлено, что при абортивном типе герпесвирусной инфекции, при котором вирус пытается себя воспроизвести, но репликации не происходит, в цитоплазме инфицированных клеток могут накапливаться α-белки, и происходить это может двумя путями. Во-первых, при существовании вируса в латентном состоянии, благодаря LAT-транскрипту, РНК которого транскрибируется с одного из регионов вирусного генома (эписомы), и при этом могут выявляться не только транскрипты сверхранних α-генов (ICP4), но и ранних β-генов (ICP8, ген тимидинкиназы) [32]. Во-вторых, при мутациях по α-, β-, γ-генам; в этом случае инфекция может быть как абортивной, так и частично продуктивной [31]. Возможно, в нашем исследовании [30] скопления зернистого содержимого около ядра и под сарколеммой КМЦ представляют собой наиболее ранние α-белки вируса герпеса, при абортивном типе герпесвирусной инфекции, что могло бы объяснить отрицательные результаты по ее обнаружению и помочь в поиске других подходов в диагностике данной инфекции или же обнаруженная зернистость является модифицированным белком внутриклеточных компонентов, подвергшихся аутофагоцитозу. Известно, что в нейронах нейротропные α-герпесвирусы (ВПГ 1-го и 2-го типов) могут длительное время находиться в латентном состоянии, а при реактивации существенно не нарушать функции клетки [33]. Не исключено, что КМЦ имеют схожесть с нейронами по чувствительности к ВПГ и при рассмотрении вопросов возможного их инфицирования вирусной ДНК следовало бы учитывать подобные нейронам механизмы взаимодействия вируса и клетки. Наличие вирусной инфекции в КМЦ, фибробластах, эндотелиоцитах, гладких мышечных клетках сосудов (ГМКС) неотъемлемо связано с ответной реакцией иммунной системы, направленной на элиминацию вируса, что тесно сопряжено с развитием повреждающего действия аутоиммунной и воспалительной реакций. По данным литературы, у больных с дилатацией ЛЖ со снижением его сократимости вследствие ишемии или длительной артериальной гипертонии, клапанных пороков сердца доминирует вирусно-иммунный миокардит, при котором отмечается высокий титр антикардиальных антител: антинуклеарный фактор, антитела к антигенам эндотелия, КМЦ, ГМКС, волокнам проводящей системы сердца и наличие признаков миокардита [34, 35]. При этом, по данным ПЦР миокардиальных биоптатов, чаще определялся парвовирус В19 (у 9 человек, или 38%) и вирус герпеса 6-го типа (у 4 человек, или 17%), вероятно, А и В типы, не уточняется, также определялись ВЭБ у 3 (13%), цитомегаловирус у 2 (8%) [34] и ВПГ 1-го и 2-го типов у 5 (12,9%) в составе микст-инфекции [35]. Известно, что миокардит может развиваться на разных стадиях инфекционного процесса, протекать бессимптомно и на момент морфологической верификации признаков миокардита вирус может элиминироваться из миокарда [36] или в случае герпесвирусной инфекции переходить в латентное состояние и не определяться, поэтому доказать вирусную этиологию миокардита сложно и такие случаи относятся к идиопатическим. Считается, что идиопатический миокардит соответствует иммунному миокардиту, индуцированному вирусами [35]. При этом в крови определяются антикардиальные антитела в отсутствие вирусного генома. В экспериментальных исследованиях у мышей показано, что острый миокардит, вызванный вирусом Коксаки В3, тесно связан с развитием фиброзных изменений в миокарде, и при снижении вирусной нагрузки отмечается уменьшение воспаления и фиброза по следующим маркерам: миелопероксидаза, перфорин, интерферон (ИНФ) γ, интерлейкин (ИЛ) 17 и TGF-β-зависимый Smad3 и матриксная металлопротеиназа (MMP) 2-го типа [37]. При такой же модели вирусного миокардита выявлено, что регуляторные Т-клетки посредством синтеза главным образом ИЛ-10 уменьшают фиброз в миокарде, что оценивалось по таким маркерам, как коллаген I типа, MMP-1, MMP-3 и TIMP-1. Авторами отводится защитная роль ИЛ-10 при фиброзе, индуцированном вирусом Коксаки В3 [38]. По данным A. Ghosh и соавт. [39], ИНФ-γ, ИЛ-10 и эпигенетические факторы, такие как микроРНК, также играют ключевую роль в регуляции воспаления и синтеза основных матриксных белков коллагена в различных органах. Показано, что CD4+ T-хелперы 2-го типа посредствам синтеза ИЛ-4 приводят к развитию фиброза в миокарде [40]. Напротив, среди цитокинов В-лимфоцитов (ИЛ-1β, ИЛ-6, ИЛ-10, ИЛ-17, TNF-α и TGF-β) только секреция TNF-α связана с развитием фиброза в миокарде больных с ДКМП при вирусном миокардите [41]. Авторы указывает на ключевую роль T-хелперов 17-го типа (Th-17), субпопуляции активированных Т-лимфоцитов CD4+ в иммунопатогенезе миокардита у мышей [42]. Оказалось, что ИЛ- 17 — основной цитокин Th-17-лимфоцитов, участвуя в реализации защитных механизмов, направленных против вне- и внутриклеточных бактериальных и вирусных патогенов, может способствовать развитию избыточной воспалительной реакции и деструкции тканей миокарда. Между парвовирусом В19 и Th-17 существует тесная связь в развитии вирусно-иммунного миокардита в патогенезе ДКМП у больных с системной красной волчанкой [43]. Кроме того, установлено, что при высоких титрах антимиокардиальных антител отмечается высокая экспрессия рецепторов к ИЛ-17 на В-лимфоцитах у больных с острым вирусным миокардитом и ДКМП. Это указывает на важную роль Th-17 в опосредованном развитии гуморального ответа [44]. В экспериментальных работах на животных также показано, что более тяжелое течение миокардита связано с нарушением апоптоза активированных эффекторных лимфоцитов CD4+, инфильтрирующих миокард, а также с неспособностью лимфоцитов CD8+ подавлять иммунные реакции при утрате способности к синтезу ИНФ-γ или рецептора к этому цитокину [42]. Известно, что цитотоксические лимфоциты CD8+, осуществляя клиренс вирусных частиц, непосредственно участвуют в повреждении миокарда [32, 45]. Однако известна также способность лимфоцитов CD8+ контролировать латентную инфекцию вируса герпеса и сдерживать ее реактивацию, не разрушая клетки [33]. Одним из факторов противовирусной устойчивости нейронов является ИФН-γ, синтезируемый преимущественно Т-клетками CD8+. Этот цитокин может производиться Т-хелперами 1-го типа и натуральными киллерами CD16—CD56+[32, 45]. Предполагается, что ИНФ-γ может подавлять реактивацию вируса герпеса на стадиях до включения генов γ-2, экспрессия которых необходима для начала синтеза вирусной ДНК. Таким образом, подавляя активность вируса, Т-клетки CD8+ не проявляют свою потенциальную цитолитическую активность по отношению к нейронам, поэтому им отводится главная роль в механизмах сдерживания реактивации герпесвирусной инфекции [45]. Возможно, наличие лимфоцитов CD8+ в тканях миокарда при воспалении связано не только с их цитотоксической активностью по отношению к инфицированным клеткам, но и c обеспечением сдерживания вируса герпеса в латентном состоянии посредством ИНФ-γ, что особенно важно в тех случаях, когда вирус является слабым индуктором ИНФ-α и ИНФ-β. Не исключено, что именно дефицит ИФН в условиях иммуносупрессии при вирусной инфекции в миокарде способствует развитию инфильтрации миокарда лимфоцитами. На экспериментальных моделях хронического аутоиммунного миокардита, вызванного цитомегаловирусной инфекцией у мышей, показано, что применение ИНФ-β снижало количество цитотоксических лимфоцитов CD8+ в миокарде и купировало развитие заболевания. Авторы также заметили, что на начальных этапах воспаления наличие лимфоцитов CD8+ важно для реализации противовирусной активности, при хроническом же процессе, напротив, накопление лимфоцитарного инфильтрата в миокарде приводит к прогрессированию заболевания [46]. Таким образом, представления о возможной роли кардиотропных вирусов в развитии дилатации сердца систолической дисфункцией ЛЖ тесно связаны с иммуновоспалительными реакциями в миокарде больных. При этом знания о механизмах межклеточных взаимодействий иммунокомпетентных клеток с КМЦ в присутствии вирусного агента и ключевых участников цитокинового ряда, несомненно, помогут в раскрытии сущности патогенеза многих КМП, проявляющихся дилатацией камер сердца и снижением сократимости Л.Ж. По мнению Р. Libby [47], необходимо искать наиболее важное звено в механизмах воспаления для того, чтобы точечно воздействовать на проблему. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

About the authors

M L Kozhevnikov

V M Shipulin

I V Sukhodolo

References

Supplementary files